CN107433122A - 一种废气处理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废气处理***及方法，属于废气处理领域，该***包括进气管、第一喷淋塔、第二喷淋塔、超氧水原料装置和微纳米气泡发生装置，进气管和第一喷淋塔连接，第一喷淋塔设置有超氧水喷淋头，超氧水原料装置连接超氧水喷淋头，微纳米气泡发生装置的高压泵将微纳米发生池的微纳米水气泡送往微纳米喷淋头喷淋于第二喷淋塔；该方法包括通过进气管将废气送入第一喷淋塔，用超氧水喷淋头将超氧水喷于第一喷淋塔，得到反应物；将反应物通过连接管送入第二喷淋塔，并由微纳米气泡发生装置将微纳米气泡喷于第二喷淋塔；在该***下可以快速的氧化分解、净化有机废气，达到控制有机废气排放的目的；并且成本低、操作简单。

Description

一种废气处理***及方法

技术领域

本发明涉及废气处理领域，且特别涉及一种废气处理***及方法。

背景技术

随着近年来我国经济的快速发展，水环境污染、大气环境污染愈发显得明显。近年来，随着化工、医药、石油化学工业和喷烤漆等行业的迅速发展，进入大气中的有机化合物越来越多。例如：苯类、醇类、多环芳烃、醛类、酮类等，此类物质不仅对人感官有刺激作用，而且不少物质还具有一定毒性，会产生“三致”效应，严重危害环境和人们的健康。因此这类污染物的控制越来越受到人们的重视。

有机废气的常见处理方法有活性炭吸附法、浓缩吸附法-催化燃烧法、直接催化燃烧法、蓄热式燃烧法、直接燃烧法、火炬法、微生物法、溶剂吸收法等。催化燃烧法是一种较为常用的有机废气处理方法。但是，目前催化燃烧装置大部分需要增加较多的热源，能耗高，对于目前工业强调、鼓励的低能耗相反。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废气处理***，此废气处理***能够将超氧化水喷成雾状再与有机废气混合、反应，再利用微纳米气泡发生装置将纳米级的水气泡打入被超氧化水处理过的反应物中，利用微纳米气泡将反应物中的有机污染物降解，实现净化废气的目的；该废气处理***还能够将废气处理过程中生成废水收集起来，并将废水净化，形成干净的循环水，再次运用于净化的循环水处理有机废气，即利用该废气处理***还能有效地减少水资源的利用。

本发明的另一目的在于提供一种废气处理***处理废气的方法，该方法能够快速彻底地处理有机废气，减少有机废气对环境和人体的伤害，且该处理废气的方法对有机恶臭废气净化效果稳定，投资小、运行成本低、净化效率高、易操作。

本发明解决技术问题采用以下技术方案来实现。

本发明提出一种废气处理***，其包括进气管、第一喷淋塔、第二喷淋塔、超氧水原料装置和微纳米气泡发生装置，进气管和第一喷淋塔连接，第一喷淋塔设置有超氧水喷淋头，超氧水原料装置连接超氧水喷淋头，微纳米气泡发生装置包括微纳米气泡发生池、高压泵和微纳米喷淋头，微纳米气泡发生池连接高压泵，高压泵与微纳米喷淋头连接，微纳米喷淋头设置于第二喷淋塔内部，第一喷淋塔连通第二喷淋塔。

进一步地，在本发明较佳实施例中，废气处理***还包括连接管，连接管安装有主风机，主风机用于将第一喷淋塔的气体送入第二喷淋塔。

进一步地，在本发明较佳实施例中，废气处理***还包括废水池、第一出水管和第二出水管，第一出水管的一端连接第一喷淋塔，另一端连接废水池；第二出水管连接第二喷淋塔，另一端连接废水池；废水池用于盛装第一喷淋塔和第二喷淋塔的废水。

进一步地，在本发明较佳实施例中，废水池的内部设置有气提旋流曝气器。

进一步地，在本发明较佳实施例中，微纳米气泡发生装置还包括微纳米喷头，微纳米喷头设置于微纳米气泡发生池，且用于制备微纳米气泡。

进一步地，在本发明较佳实施例中，超氧水原料装置包括超氧水准备池和高压水泵，高压水泵将超氧水准备池中的液体送往超氧水喷淋头。

进一步地，在本发明较佳实施例中，微纳米气泡发生池和超氧水准备池连接，且超氧水准备池的液体能够进入微纳米气泡发生池。

本发明提出一种上述废气处理***处理废气的方法，其包括通过进气管将废气送入第一喷淋塔，用超氧水喷淋头将超氧水喷于第一喷淋塔，得到反应物；将反应物送入第二喷淋塔，并由微纳米气泡发生装置将微纳米气泡喷于第二喷淋塔。

进一步地，在本发明较佳实施例中，微纳米气泡的直径为5-30nm。

进一步地，在本发明较佳实施例中，废气处理***处理废气的方法还包括将第一喷淋塔中生成的废水引入废水池，并往废水池的废水通入废水治理气泡。

本发明实施例的废气处理***及方法的有益效果是：此废气处理***能够将超氧化水喷成雾状再与有机废气混合、反应，再利用微纳米气泡发生装置将纳米级的水气泡打入被超氧化水处理过的反应物中，利用微纳米气泡将反应物中的有机污染物降解，实现净化废气的目的；该废气处理***还能够将废气处理过程中生成废水收集起来，并将废水净化，形成干净的循环水，再次运用于净化的循环水处理有机废气，即利用该废气处理***还能有效地减少水资源的利用；用该废气处理***能够快速彻底地处理有机废气，减少有机废气对环境和人体的伤害，且该处理废气的方法对有机恶臭废气净化效果稳定，投资小、运行成本低、净化效率高、易操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的废气处理***的结构示意图；

图2为本发明实施例的第一喷淋塔和第二喷淋塔的结构示意图；

图3为本发明实施例中的气泡表面电荷示意图；

图4为本发明实施例的废水池的结构示意图。

图标：10-废气处理***；110-第一进气管；120-第二进气管；100-第一喷淋塔；200-第二喷淋塔；300-微纳米气泡发生装置；130-连接管；140-超氧水喷淋头；150-主风机；210-废水池；211-第一出水管；212-第二出水管；213-气提旋流曝气器；214-底部；215-侧壁；216-溶气装置；220-高压泵；230-微纳米喷淋头；240-超氧水准备池；250-管道；310-微纳米气泡发生池；111-防爆离心机；201-出气口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“内部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面对本发明实施例的废气处理***10及方法进行具体说明。

图1为本发明实施例的废气处理***10的结构示意图。请参照图1，本实施例提供一种废气处理***10，其包括进气管(下文称第一进气管110)、第一喷淋塔100、第二喷淋塔200、超氧水原料装置(图未示)、微纳米气泡发生装置300和连接管130。第一进气管110连接第一喷淋塔100，连接管130的一端连接第一喷淋塔100，另一端连接第二喷淋塔200，微纳米气泡发生装置300连接第二喷淋塔200。

图2为本发明实施例的第一喷淋塔100和第二喷淋塔200的结构示意图。具体地，参照图1和图2，上述第一进气管110连接第一喷淋塔100，第一喷淋塔100设置有超氧水喷淋头140。进一步地，该超氧水喷淋头140设置于第一喷淋塔100的内部，并以水雾的形式往第一喷淋塔100的内部喷淋超氧水原料装置中超氧水，当有机废气通过第一进气管110进入第一喷淋塔100后，利用超氧水喷淋头140喷淋超氧水雾于第一喷淋塔100，可以使有机废气和超氧水雾双相混合，氧化分解废气中的有机物，起到初步净化有机废气的目的。

进一步地，在第一进气管110远离第一喷淋塔100的一端连接有防爆离心机111，防爆离心机111还连接有第二进气管120，有机废气可以先通过第二进气管120进入上述防爆离心机111，再通过第一进气管110进入上述的第一喷淋塔100。在第一进气管110和第二进气管120之间连接防爆离心机111，可以在处理有机废气时，避免产生火花、避免产生***等危险情况的发生。

需要说明的是，上述超氧水原料装置可以是采购的、已含有配制完成的现成超氧水的水桶，还可以包括超氧水准备池240、管道250和高压水泵(图未示)的装置等。本实施例中的超氧水原料装置包括超氧水准备池240、管道250和高压水泵，该管道250的一端连接超氧水准备池240，另一端连接上述的超氧水喷淋头140，通过高压水泵将超氧水送到超氧水喷淋头140喷淋于第一喷淋塔100。具体地，可以在超氧水准备池240利用低温等离子装置中提前将臭氧、羟基自由基等溶入水中，再通过管道250和高压水泵将准备完成的超氧水送往超氧水喷淋头140并喷洒入第一喷淋塔100内部，并与其中的有机废气反应。

第一喷淋塔100和第二喷淋塔200通过连接管130连接，第一喷淋塔100中的有机废气和超氧水雾的双相混合物反应后的反应物可以通过上述连接管130进入第二喷淋塔200进行进一步的净化处理。

进一步地，该废气处理***10的连接管130还安装有主风机150，利用主风机150可以更加快速的将第一喷淋塔100中的反应物送入第二喷淋塔200，有利于有机废气净化处理的快速进行。

前述的微纳米气泡发生装置300连接第二喷淋塔200，并可以向第二喷淋塔200的内部喷淋微纳米气泡。微纳米气泡发生装置300包括微纳米气泡发生池310、高压泵220和微纳米喷淋头230，微纳米气泡发生池310连接高压泵220，高压泵220连接微纳米喷淋头230，该微纳米喷淋头230向第二喷淋塔200的内部喷淋微纳米水气泡。进一步地，微纳米气泡发生池310中设置有微纳米喷头，用于制备微纳米的水气泡，微纳米喷头内部高速旋转，在离心作用下,使其内部形成负压区，空气通过进气口进入负压区，在容器内部分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的纳米喷头出气部将空气均匀切割成直径5～30nm的微纳米气泡。

需要说明的是，微纳米气泡发生装置300中的微纳米气泡发生池310的微纳米气泡曝气技术是将水气泡制成纳米级的水气泡，即得到的水分子的子团变的更小，一方面，超细微的气泡中的气体更容易溶入原子团的间隙中，进而超纳米气泡可以快速的渗透入第二喷淋塔200中需要进一步净化的反应物，并将其快速净化；另一方面，微纳米气泡界面周围的电荷离子会形成双电层，气泡表面吸附有带负电的表面电荷离子如OH—等。在表面电荷离子层周围，由于电性吸引又分布有带正电的反电荷离子层如H₃O+等，如图3所示(图中H+即为H₃O+)，而微气泡的表面电荷产生的电势差常利用ζ电位来表征，ζ电位是决定气泡界面吸附性能的重要因素。气泡的体积越小则界面处产生ζ电位就会越高，相应对水体中带电粒子的吸附性能也就越好，再者，当微气泡在水中收缩时，电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集，表现为ζ电位的显著增加，到气泡破裂前在界面处可形成非常高的ζ电位值，又能再进一步地提高相应的吸附能力；还有一方面，微纳米气泡在破裂的瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基，羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用可降解正常条件下难以氧化分解的污染物如苯酚等，实现净化的作用。需要说明的是，使用臭氧作为微气泡承载气体更容易产生大量羟基自由基，而且值得注意的是，尽管臭氧具有强氧化性，但自身却不能氧化分解某些有机物，例如聚乙烯醇等，但将臭氧与微气泡技术联用后，却可以在短时间内有效地将这些不能降解的有机物氧化为无机物。

还需要说明的是，普通气泡在水体中产生后，会迅速上升到水面并破裂消失，气泡存在的时间短；而微纳米气泡一经产生，在水中上升的速度较慢，从产生到破裂的历程通常达到几十秒甚至几分钟，而且在上升过程中体积会不断收缩并于水中最终溶解消失。对于微纳米气泡来说，体积越小的气泡在水中的上升速度就越慢，例如：气泡直径为1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min，而直径为10nm的气泡在水中的上升速度为3mm/min，后者是前者的1/2000。

当气泡直径较小时，微气泡界面处的表面张力对气泡特性的影响表现得较为显著，传质效率高。这时表面张力对内部气体产生了压缩作用，使得微气泡在上升过程中不断收缩并表现出自身增压效应。从理论上看，随着气泡直径的无限缩小，气泡界面的比表面积也随之无限增大，最终由于自身增压效应可导致内部气压增大到无限大。也就是说一般直径约10um左右的气泡，加上环境压力约0.3气压。当气泡大小减少至1μm左右压力增为3气压左右；而气泡直径小至100nm时压力增加至30气压左右。因此，微气泡在其体积收缩过程中，由于比表面积及内部气压地不断增大，使得更多的气体穿过气泡界面溶解到水中，且随着气泡直径的减小表面张力的作用效果也越来越明显，终内部压力达到一定极限值而导致气泡界面破裂消失,因此，微气泡在收缩过程中的这种自身增压特性，可使气液界面处传质效率得到持续增强，并且这种特性使得微气泡即使在水体中气体含量达到过饱和条件时，仍可继续进行气体的传质过程并保持高效的传质效率。

上述微纳米气泡发生装置300包括高压泵220和微纳米喷淋头230，该高压泵220可以用于连接水源，并将水源的水送往微纳米喷淋头230，微纳米喷淋头230设置于第二喷淋塔200的内部，进而可以将微纳米气泡喷淋于第二喷淋塔200的内部，用于与第二喷淋塔200中的反应物混合并将有害物质净化。

上述的微纳米气泡发生池310可以以普通的自来水作为水源，还可以是专设的微纳米气泡发生池310等，在处理废气时，微纳米气泡中只需要是空气即可选用自来水作为水源；当需要微纳米气泡中含有臭氧、羟基自由基或氧气等原子时，则可以让高压泵220连接微纳米气泡发生池310，以微纳米气泡发生池310中提前备好的液体作为水源。

进一步地，前述的超氧水准备池240可以与微纳米气泡发生池310连接，即超氧水准备池240中的超氧水可以进入微纳米气泡发生池310。当超氧水准备池240与微纳米气泡发生池310连接后，可以直接将超氧水准备池240中准备完成的超氧水送入微纳米气泡发生池310中，制得微纳米气泡，该方法可以减少一定的工艺流程，若第二喷淋塔200喷淋的微纳米气泡中的净化废气的气体等原子和第二喷淋塔200中喷淋的超氧水喷雾不同，可以在微纳米气泡发生池310中进一步添加所需的废气处理气体等原子。

更进一步地，第二喷淋塔200设置有出气口201，且作为优选，出气口201可以设置于第二喷淋塔200靠近塔顶的位置，出气口201用于排除该废气处理***10中净化完成、达到排放标准的气体。

图4为本发明实施例的废水池210的结构示意图。参照图1和图4，该废气处理***10还包括废水池210、第一出水管211和第二出水管212，第一出水管211的一端连接前述第一喷淋塔100，另一端连接上述废水池210；第二出水管212的一端连接第二喷淋塔200，另一端连接上述废水池210。第一喷淋塔100中的有机废气和超氧水雾反应后生产的水下落，可以通过第一出水管211进入废水池210，同理，第二喷淋塔200中的反应后生成的水可以通过第二出水管212进入废水池210。

进一步地，上述废水池210中设置有气提旋流曝气器213。从第一喷淋塔100和第二喷淋塔200进入废水池210的水中可能含有废气中的或者新生产的污染物，利用废水池210中的气提旋流曝气器213可以对废水池210中的水进行预处理，并且可以在废水池210中添加了混凝剂后，利用该气提旋流曝气器213对废水池210中的混合物进行搅拌，可以快速的除去废水池210中的有害物质，并且防止废水池210中污泥淤积堵塞气提旋流曝气器213的曝头。气提旋流曝气器213工作时产生的微细气泡能够较好地分散到池内各个角落，使池内整体处于好氧状态，同时水流的搅动撞击将水槽底部214和四周污泥卷起，减少污泥的产生和堆积。有较高的氧溶解效率，且产生较少的污泥，可实现高负荷运行，减少恶臭产生。需要说明的是，还可以通过低温等离子装置发生臭氧和羟基自由基，并将其用微曝的方式溶入气提旋流曝气器213处理的充分氧化的水中。石英管空气源型(臭氧)发生器是使用一定频率的高压高频电流制造高压电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而产生臭氧和羟基自由基，这种设备和技术具有技术先进成熟、工作稳定、使用寿命长、产生臭氧和羟基自由基量大的特点。

具体地，上述气提旋流曝气器213可以设置于废水池210的底部214，进而可以使废水池210中的水更加剧烈的翻腾，将微细气泡更好地分散到废水池210内各个角落，促使废水池210中的水体快速净化，同时也减少池中污泥的生产和堆积。有较高的氧溶解效率，且产生较少的污泥，可实现高负荷运行，减少恶臭产生。

更进一步地，在废水池210的侧壁215设置有溶气装置216。在溶气装置216的作用下能够除去废水池210中的悬浮物、油脂、胶类物质，即可以进一步地净化废水池210中的水体，以利于后期对废水池210中的水进行利用。

上述废水池210可以与前述的超氧水准备池240连接，即可以利用废水池210中净化的水制备超氧水，再通入第一喷淋塔100或者微纳米气泡发生池310进行废气处理，进而节约了有机废气处理时的水资源，进而降低处理成本。

该废气处理***10处理废气的方法如下：通过第二进气管120、防爆离心机111和第二进气管120将有机废气送入第一喷淋塔100，用第一喷淋塔100的超氧水喷于第一喷淋塔100的内部，得到反应物，将反应物通过连接管130送入第二喷淋塔200，并由微纳米气泡发生装置300的微纳米喷淋头230将提前制备好的微纳米气泡喷淋于第二喷淋塔200，治理后的气体才能从第二喷淋塔200的出气口201释出。在第一喷淋塔100和第二喷淋塔200中生成的水可以分别通过第一出水管211和第二出水管212进入废水池210，再向废水池210通入废水治理气泡，将废水池210中的水净化。

上述超氧水可以是在超氧水准备池240中制备的超氧水；上述微纳米气泡可以是在微纳米气泡发生池310中制得后，在通过微纳米喷淋头230喷入第二喷淋塔200，且喷于第二喷淋塔200的微纳米气泡的直径可以是5-30nm，细小的气泡具有不受空气在水中溶解度的影响，不受温度、压力等外部条件限制。

喷入第一喷淋塔100的超氧水雾中可以含有臭氧、羟基自由基等，能够氧化分解废气中的有机物，实现有机废气的治理，但上述超氧水中不仅只含有臭氧或羟基自由基，还可以是其它具有治理有机废气的物质。

综上所述，本发明实施例的废气处理***及方法的有益效果是：此废气处理***能够将超氧化水喷成雾状再与有机废气混合、反应，再利用微纳米气泡发生装置将纳米级的水气泡打入被超氧化水处理过的反应物中，利用微纳米气泡将反应物中的有机污染物降解，实现净化废气的目的；该废气处理***还能够将废气处理过程中生成废水收集起来，并将废水净化，形成干净的循环水，再次运用于净化的循环水处理有机废气，即利用该废气处理***还能有效地减少水资源的利用；用该废气处理***能够快速彻底地处理有机废气，减少有机废气对环境和人体的伤害，且该处理废气的方法对有机恶臭废气净化效果稳定，投资小、运行成本低、净化效率高、易操作。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种废气处理***，其特征在于，包括进气管、第一喷淋塔、第二喷淋塔、超氧水原料装置和微纳米气泡发生装置，所述进气管和所述第一喷淋塔连接，所述第一喷淋塔设置有超氧水喷淋头，所述超氧水原料装置连接所述超氧水喷淋头，所述微纳米气泡发生装置包括微纳米气泡发生池、高压泵和微纳米喷淋头，所述微纳米气泡发生池连接所述高压泵，所述高压泵与所述微纳米喷淋头连接，所述微纳米喷淋头设置于所述第二喷淋塔内部，所述第一喷淋塔连通所述第二喷淋塔。

2.根据权利要求1所述的废气处理***，其特征在于，所述废气处理***还包括连接管，所述连接管安装有主风机，所述主风机用于将所述第一喷淋塔的气体送入所述第二喷淋塔。

3.根据权利要求1所述的废气处理***，其特征在于，所述废气处理***还包括废水池、第一出水管和第二出水管，所述第一出水管的一端连接所述第一喷淋塔，另一端连接所述废水池；所述第二出水管连接所述第二喷淋塔，另一端连接所述废水池；所述废水池用于盛装所述第一喷淋塔和所述第二喷淋塔的废水。

4.根据权利要求3所述的废气处理***，其特征在于，所述废水池的内部设置有气提旋流曝气器。

5.根据权利要求1所述的废气处理***，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置还包括微纳米喷头，所述微纳米喷头设置于所述微纳米气泡发生池，且用于制备微纳米气泡。

6.根据权利要求1所述的废气处理***，其特征在于，所述超氧水原料装置包括超氧水准备池和高压水泵，所述高压水泵将所述超氧水准备池中的液体送往所述超氧水喷淋头。

7.根据权利要求6所述的废气处理***，其特征在于，所述微纳米气泡发生池和所述超氧水准备池连接，且所述超氧水准备池的液体能够进入所述微纳米气泡发生池。

8.一种采用如权利要求1所述的废气处理***处理废气的方法，其特征在于，包括通过所述进气管将废气送入所述第一喷淋塔，用所述超氧水喷淋头将超氧水喷于所述第一喷淋塔，得到反应物；将所述反应物送入所述第二喷淋塔，并由所述微纳米气泡发生装置将微纳米气泡喷于所述第二喷淋塔。

9.根据权利要求8所述的废气处理***处理废气的方法，其特征在于，所述微纳米气泡的直径为5-30nm。

10.根据权利要求8所述的废气处理***处理废气的方法，其特征在于，所述废气处理***处理废气的方法还包括将所述第一喷淋塔中生成的废水引入废水池，并往所述废水池的所述废水通入废水治理气泡。